学生 实验一 顺式和反式二草酸二水合铬(iii)酸钾制备和异构化速度常数测定

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1、实验一顺式和反式二草酸二水合铬(III)酸钾的制备和异构化速度常数的测定实验一顺式和反式二草酸二水合铬(III)酸钾的制备和异构化速度常数的测定一实验目的（一）通过顺、反式八面体配合物的合成，了解同分异构现象在配合物中的普遍性。（二）了解八面体顺反异构物在溶解度上的差异可作为制备、分离的依据。（三）了解光度法测定配合物动力学函数的一般方法。二实验原理配合物中同分异构现象的研究在配位化学的发展史上起着重要的作用。根据配合物异构体的数目和类型，从而可以测定它的空间结构。配合物的同分异构现象有很多种，重要的有几何异构、光学异构、电离异构和水合异构等。下面两种类型的八面体配合物中存在

2、着几何异构现象：MA4B2型和MA3B3型。前者以顺式和反式存在，后者以面式和棱式存在。M为过渡金属离子，A和B为单齿配体。类似的异构也能存在于多齿配体的配合物中，例如：MA4B2中的四个A被两个双齿配体L替换，即形成ML2B2，也能以顺式和反式存在。本实验中的草酸根C2O42−即为双齿配体。对于顺、反异构的八面体配合物，目前尚无普遍适用的合成方法。本实验是利用顺、反式溶解度的差别合成所需的异构物，在溶液中有顺式和反式之间的平衡，异构化反应涉及草酸根环的打开，形成一个三角双锥的中间体，随后环被关闭：1-4实验一顺式和反式二草酸二水合铬(III)酸钾的制备和异构化速度常数的测定

3、在上述平衡中，反式异构体的溶解度小，使反式异构体从含顺式异构体的溶液中缓慢结晶而制得（过渡的蒸发应该避免，否则产品不纯）。用稀氨水分别作用于顺、反异构体，所得碱式盐溶解度不同，用此反应可对产品做出定性鉴别。二草酸二水合铬(III)酸钾顺、反式盐均为有色物质。其反式盐在溶液中不稳定，易转化为顺式盐，因此可以用分光光度法测定其转化速度常数k及反应级数。在溶液中：T(Trans)⇌C(Cis)速度=k[T]m(1)如果m=1,则为一级反应：速度=k[T]1(2)将（2）式经过转换可得：ln[T]=ln[T]0–kt(3)式中：t:反应进行时间。[T]0:在时间为零时，反式盐(Tra

4、ns)的浓度。[T]:时间为t时，反式盐的浓度。从（3）式可以看出，它将是y=b+ax的形式，是一个直线方程，用ln[T]对t作图，得斜率为–k的直线。如果m=2，为二级反应：1-4实验一顺式和反式二草酸二水合铬(III)酸钾的制备和异构化速度常数的测定速度=k[T]2（4）则得（5）1/[T]对t作图，得到斜率为k的直线。如果m=0，则为零级反应：速度=k（6）则得[T]=[T]0–kt（7）[T]对t作图，得到斜率为–k的直线。通过对顺、反式盐吸收光谱的测定，可以看到二者有大致相同的吸收光谱，但顺式盐比反式盐的吸收峰更高些。当反式异构体溶液放置一段时间后，使异构化作用完全

5、则得到和顺式异构体完全相同的吸收曲线。含有两种有色物质的吸光度，反式盐在异构化时浓度的变化可以用吸光度的变化来量度，实验所测的量是反式异构体溶液发生异构化时的吸光度和完全经受异构化后的相同浓度溶液的吸光度之差。我们可以设定：AT：反式异构体在溶液中的吸光度AT=εTl[T]0Ac：顺式异构体在溶液中的吸光度Ac=εCl[C]终=εCl[T]0At：时间t时异构化溶液的吸光度At=εTl[T]t+εCl[C]t=εTl[T]t+εCl{[T]0–[T]t}Ac–At：在时间t时留在溶液中的反式异构体的量度，即：Ac–AT：含有反式异构体溶液的初始浓度量度，即：可以推论，如果是一

6、级反应，则：ln(Ac–At)=ln(Ac–AT)−kt依次类比推出二级反应以及零级反应的表达式。一实验仪器和试剂（一）仪器：量筒（10ml2只，50ml1只）；烧杯（50ml2只，250ml1只）；布氏漏斗（Φ7cm）及吸滤瓶；表面皿，蒸发皿，容量瓶（25ml，50ml各2只），研钵，分光光度计（二）试剂：重铬酸钾；草酸；高氯酸；无水酒精；稀氨水；盐酸；冰。二实验步骤（一）反式的制备：称12克于250ml烧杯中（烧杯不宜太小），加入约12ml沸水溶解。另称取4克于50ml烧杯中，加约7ml沸水溶解。把溶液分批少量地加到溶液中。如果反应剧烈则用表面皿盖上烧杯。反应完毕后，溶液

7、转移到50ml的烧杯中加热蒸发至原溶液体积的3/4时(即有晶膜出现)，使其继续缓慢自然蒸发至原体积的2/3（需放置几天），即有淡紫色的晶体析出。以冰水和酒精洗涤晶体，滤出晶体后在烘箱中60°C烘干，1-4实验一顺式和反式二草酸二水合铬(III)酸钾的制备和异构化速度常数的测定称重并在显微镜下观察晶体的形状。产品放在密闭的小瓶中保存以备下面实验使用。(二)顺式的制备：将2克和6克分别研细后，均匀温和研磨混合，紧密堆放在15cm直径的蒸发皿中。放一滴水于混合物的坑中，用表面皿盖在蒸发皿上，即发生剧烈反应(如